CN101425122B

CN101425122B - 射频识别系统中的信息传输方法

Info

Publication number: CN101425122B
Application number: CN2007101660704A
Authority: CN
Inventors: 刘朝阳; 王立; 张立堃
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2027-11-01
Also published as: CN101425122A

Abstract

本发明公开了一种射频识别系统中的信息传输方法，标签接收到阅读器的命令后，将需要发送的信息经编码、调制后形成调制信号，将所述调制信号发送给阅读器，所述调制信号的帧格式包括帧同步码；所述帧同步码的高低电平的个数相同，并且码字中包括三个连续的极性相同的电平。本发明技术方案提高了帧同步码的自相关性能，同时，解决了帧同步码由于高低电平个数不等带来的直流失衡问题。

Description

射频识别系统中的信息传输方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信技术，具体说，涉及一种射频识别系统中的信息传输方法。

背景技术

射频识别(RFID，Radio Frequency Identify)系统包括标签和读写器。是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

射频识别系统包括无源射频识别和有源射频识别，两者的本质区别在标签端。前者标签是从阅读器发射波形中获取能量，后者标签自身有能源供应。下面以无源RFID为例介绍RFID系统工作原理。

参照图1所示，阅读器通过调制射频载波信号发送信息到一个或多个标签。阅读器将数据信息经编码、ASK调制后形成射频载波信号，经过无线信道传送给标签。阅读器不停地向标签发送连续载波(CW)，一方面通过连续载波向标签提供能量，另一方面背射标签返回的信息。阅读器和标签之间的通信是半双工的。

标签主要由天线系统、射频单元、逻辑单元、存储器等构成，它从阅读器获得的能量一部分被内部电路消耗，另一部分通过天线发射出去。为了增大阅读器和标签之间的通信距离，在阅读器灵敏度一定的条件下，就要求标签天线尽可能发射更多的能量。所以在阅读器发射功率、标签反射系数一定的情况下，阅读器发送信息的高电平分量尽量多，而标签端编码信息中低电平分量尽量多。标签接收到阅读器的命令后，将要发送信息经编码、调制后形成调制信号发送给阅读器。

在射频识别通信中，通信是以帧的形式传输的，帧包括起始位、位同步码、帧同步码和数据等，起始位是为了更好的识别一帧的开始时刻，位同步码提供位同步时刻，帧同步码提供数据的开始时刻。评价一个帧同步码性能的好坏指标主要是自相关性能的好坏，另外还与帧同步码的应用环境有关。

参照图2所示，给出了11位巴克码波形图。若用“1”、“0”分别表示高电平和低电平，那么11位巴克码可以写成：10110111000。从波形上能够看出高低电平的个数分别为6和5，这样会产生直流失衡；11位巴克码另一个缺点是同步码的位数是奇数，而每一个FM0符号会编成两位，这样FM0需要偶数位的帧同步码，巴克码不能按照FM0编码；另一个更为严重的问题是11位巴克码中含有三个连续的高电平，即：B6、B7、B8，从上面无源RFID的工作原理知，标签背射的信号的能量来自于阅读器发射信号，为了达到传输距离的要求，就要求标签端连续高电平的个数要尽量少，一般不应多于两个。

帧同步码性能好坏的另一个主要准则是帧同步码的自相关性，自相关性能越好越易实现帧同步。一般用局部自相关函数计算帧同步码的自相关性能，对于帧同步码组{x₁，x₂，...，x_n}，它的局部自相关函数可以表示为：

R (j) = Σ_{i = 1}^{n - j} x_{i} x_{i + j} - - - (1)

从式(1)可得，对应不同的j值，就会有不同的自相关函数值。其中计算方式是码组成员x_i(i＝1，2，...，n)高电平对应“1”，低电平对应“-1”。这样，当j＝0时，R(j)取值最大。自相关函数图就是以j为横轴，以R(j)为纵轴所得到的图形。

参照图3所示，给出了帧同步码识别器，可以将其看成一个滑动相关器。以11位巴克码为例介绍其工作原理。识别器由11级移位寄存器、相加器和判决器构成。移位寄存器中已经存在11位巴克码，当11位巴克码从右向左依次进入时，按照(1)式计算，就会得到自相关函数值，当11位巴克码完全进入移位寄存器时，自相关函数值最大，最大值为11。当判决门限为8，最后一位0进入时，判决器输出一帧同步脉冲，表示一帧的开头。

参照图4所示，是11位巴克码的自相关函数图。可以看出，它的最大峰值为P＝11，次峰值(又称为主旁瓣)为S＝1。同步码自相关性能的好坏通常用“峰值同主旁瓣的比值”表示，即英文缩写“P2SLR”，它的单位为分贝。11位巴克码的自相关性能的计算式为：P2SLR＝10log10(11/1)＝10.4dB，在此例中，11位巴克码的自相关性能为10.4dB。

参照图5所示，给出了1 8000-6A/B协议中标签到阅读器方向FM0帧同步码波形。从波形上可以看出，码字中连续高电平的个数最大值为2，分别是C4，C5及C7，C8；这是它的优点。同时发现，码字中高低电平个数不同，分别为5和7，这样由于帧同步码中高低电平个数的不同，使得该码字不是一个0均值码字，存在直流失衡，这是一个缺陷。

参照图6所示，给出了18000-6A/B协议中标签到阅读器方向FM0帧同步码自相关函数图。可以看出，自相关函数的峰值为P＝12，旁瓣最大值S＝4，因此P2SLR＝log₁₀(12/4)＝4.77dB。它的自相关性能仅为4.77dB，这是另一个缺陷。

在现有的射频设别标准18000-6A和18000-6B中，标签到阅读器间的编码方式均为FM0编码，其帧同步码的自相关性能即峰值同旁瓣的比值仅为4.77dB，并且高低电平码字个数不同。它的自相关性能不好，并且存在直流失衡，这是有待解决的问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种射频识别系统中的信息传输方法，提高了帧同步码的自相关性能，解决了帧同步码由于高低电平个数不等带来的直流失衡问题。

技术方案如下：

一种射频识别系统中的信息传输方法，标签接收到阅读器的命令后，将需要发送的信息经编码、调制后形成调制信号，将所述调制信号发送给阅读器，所述调制信号的帧格式包括帧同步码，所述帧同步码的高低电平的个数相同，并且码字中包括三个连续的极性相同的电平。

进一步，所述帧同步码由12位二进制代码构成。

进一步，所述帧同步码的编码符号依次为V1 V1 V2 V2 V2 V1 V2 V2 V1V2 V1 V1，所述V1和V2分别表示两种电平。

进一步，当所述V1和V2分别表示高电平和低电平时，所述帧同步码的构成为：高高低低低高低低高低高高。

进一步，当V1，V2分别表示低电平和高电平时，所述帧同步码的构成为：低低高高高低高高低高低低。

进一步，当所述调制信号采用FM0编码时，所述帧同步码的编码符号依次为11V101，其中，所述V表示违反FM0编码规则。

进一步，所述调制信号的帧格式包括：帧起始位、位同步码、帧同步码、数据信息和校验码，其中，所述帧同步码的结构用于决定解析一帧数据的开始时刻。

进一步，所述3个连续高电平的帧同步码用在标签到阅读器方向时，标签电路设置反相器，通过所述反相器将三个高电平转化为低电平。

进一步，所述帧同步码适应于有源射频识别系统或者无源射频识别系统。

有益效果：

本发明克服了现有帧同步码技术中自相关性能较低，不宜判决数据起始时刻的缺点，通过重新定义帧同步码的格式，提高了帧同步码的自相关性能，相比18000-A/B协议FM0帧同步码，性能由4.77dB提高到7.78dB。

此外，还克服了现有帧同步码中由于高低电平不等造成帧同步信号频谱中含有直流分量。相比18000-6A/B帧同步码和11位巴克码，本发明采用12位帧同步码，由于高低电平个数相同，帧同步码频谱中不含有直流成分。

附图说明

图1是现有技术中的无源RFID系统原理图；

图2是现有技术中11位巴克码波形图；

图3是现有技术中帧同步码识别器的结构示意图；

图4是现有技术中11位巴克码的自相关函数图；

图5是现有技术中18000-6A/B协议中标签到阅读器方向FM0帧同步码波形图；

图6是现有技术中18000-6A/B协议中FM0帧同步码自相关函数图；

图7是本发明所采用的RFID系统的调制信号的帧结构图；

图8本发明中的帧同步码波形图；

图9本发明的帧同步码自相关函数图；

图10本发明的帧同步码表现形式之一的波形图；

图11本发明提出的帧同步码的表现形式之二的波形图。

具体实施方式

本发明通过改造标签的调制信号中帧格式的帧同步码，提高了帧同步码的自相关性能。

下面结合附图对技术方案的实施做进一步的详细描述：

参照图7所示，本发明采用的RFID系统中的调制信号的帧格式，共有五部分组成，包括：帧起始位、位同步码、帧同步码、数据信息和校验码。其中帧同步码的结构决定了能否正确解析一帧数据的开始时刻。

参照图8所示，是本发明提出的一种帧同步码，它是一个12位帧同步码，依次用G1、G2、...、G12表示。帧同步码的两个极性分别用V1和V2表示。可以看出V1和V2的个数均为6个，该码字不存在直流失衡。

由于码字的个数是12位，是偶数，可以进行FM0编码。若编成FM0符号，则编码符号依次为“1”，“1”，“V”“1”，“0”，“ 1”。其中“V”表示违反FM0编码规则。

该编码的另一个优点是码字中G3、G4、G5是3个连续的极性相同(均为V2)的电平，而且码字中不包含3个连续的极性为V1的电平。这运用于标签到阅读器的通信是有很大好处的。这是因为当V2的极性是低电平时，位G3、G4、G5相当于标签吸收能量，而不是背射能量。

参照图9所示，本发明提出的帧同步码的自相关函数图上可以看出，在相关偏移量为0时，自相关函数取得最大值，最大值为P＝12，旁瓣最大值为S＝2，因此P2SLR的值为7.78dB。其性能明显优于18000A/B协议中FM0帧同步码。

参照图10和图11所示，本发明分别给出的帧同步码的两种形式，这两种对应的FM0编码如图8所示。

图10和图8所示的帧同步码是相同的，它的12位分别为L1、L2、...、L12，其中V1的极性为正，V2的极性为负。

图11中的帧同步码与图10的帧同步码极性刚好相反，12位依次为H1、H2、...、H12，其中V1的极性为负，V2的极性为正。

这两种帧同步码都可以作为标签到阅读器方向帧同步码，其中图11给出的帧同步码用在标签到阅读器方向时，标签电路需加一个反相器，将H3、H4、H5由高电平转化为低电平，这样标签此时吸收能量而不是背射能量。

Claims

1.一种射频识别系统中的信息传输方法，标签接收到阅读器的命令后，将需要发送的信息经编码、调制后形成调制信号，将所述调制信号发送给阅读器，所述调制信号的帧格式包括帧同步码，其特征在于，所述帧同步码由12位二进制代码构成，所述帧同步码的高低电平的个数相同，并且码字中包括三个连续的极性相同的电平。

2.根据权利要求1所述的射频识别系统中的信息传输方法，其特征在于，所述帧同步码的编码符号依次为V1V1V2V2V2V1V2V2V1V2V1V1，所述V1和V2分别表示两种电平。

3.根据权利要求2所述的射频识别系统中的信息传输方法，其特征在于，当所述V1和V2分别表示高电平和低电平时，所述帧同步码的构成为：高高低低低高低低高低高高。

4.根据权利要求2所述的射频识别系统中的信息传输方法，其特征在于，当V1，V2分别表示低电平和高电平时，所述帧同步码的构成为：低低高高高低高高低高低低。

5.根据权利要求1所述的射频识别系统中的信息传输方法，其特征在于，当所述调制信号采用FM0编码时，所述帧同步码的编码符号依次为11V101，其中，所述V表示违反FM0编码规则。

6.根据权利要求1所述的射频识别系统中的信息传输方法，其特征在于，所述调制信号的帧格式包括：帧起始位、位同步码、帧同步码、数据信息和校验码，其中，所述帧同步码的结构用于决定解析一帧数据的开始时刻。

7.根据权利要求4所述的射频识别系统中的信息传输方法，其特征在于，所述3个连续高电平的帧同步码用在标签到阅读器方向时，标签电路设置反相器，通过所述反相器将三个高电平转化为低电平。

8.根据权利要求1所述的射频识别系统中的信息传输方法，其特征在于，所述帧同步码适应于有源射频识别系统或者无源射频识别系统。